CN111132789A - 用于电弧焊炬的可更换磨损件、用于可更换磨损件的支架，以及具有这种相应的磨损件和支架的电弧焊炬 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电弧焊炬的可更换磨损件，所述磨损件适于布置在所述电弧焊炬的用于实施焊接制程的末端的区域内，其中所述磨损件在凹槽的外侧面上和/或分界壁上配设有螺纹，热传递性能需要得到改进，以及在这类构件带电的情况下，同样需要实现有所改进的电流传输性能。为此，本发明提出，沿所述磨损件的纵轴方向，朝所述侧面或分界壁的具有适于固定所述磨损件的螺纹的锥形第一区段，在所述同一侧面或分界壁上或者所述同一侧面或分界壁处紧接有所述侧面或所述分界壁的无螺纹的锥形第二区段。

Description

用于电弧焊炬的可更换磨损件、用于可更换磨损件的支架，以 及具有这种相应的磨损件和支架的电弧焊炬

技术领域

本发明涉及一种电弧焊炬的可更换磨损件，所述磨损件特别是适于布置在所述电弧焊炬的靠近焊接制程的末端的区域内，其中所述磨损件具有优选置于中心的凹槽，所述凹槽用于布置另一可更换磨损件和/或用于容置电焊条和/或用于输送保护气体，以及所述磨损件的凹槽的外包络面或分界壁配设有锥形区段，所述区段具有螺纹。

背景技术

存在大量不同的焊接工艺。本发明对电弧焊而言具有特殊意义。电弧焊基于电焊条与供实施焊接的工件之间的电弧的发热。可以通过发热使得待焊接的工件局部熔化。在几乎全部的电弧焊工艺中，均会为电弧的区域输送保护气体，以便一方面能够在电焊条与工件之间实现降阻电离气氛，另一方面防止电焊条和工件氧化。其中，作为被设置为保护气体的惰性气体的替代，也可以输送用于进行反应的活性气体或混合形式。同样可以设有不需要进行外部气体输送的电焊条，因为所需物质均置于这些电焊条中并且在电焊条熔化时被释放出来。

电弧焊炬通常以某种方式设计，使得使用者或机械手将同样称为金属焊接填料的金属焊丝对准目标金属件上的指定接合点。焊丝受焊炬导引，最终穿过焊炬末端上的接触喷嘴中的开口输往目标金属件。

在焊炬内管上接上电压以及在焊丝与目标金属件接触时，较大的电流从焊炬内管经由所谓的喷嘴座，再经由接触喷嘴、经由焊丝且视情况经由电弧流向目标金属件并且接地。大电流和电弧会引起焊丝在保护气体气氛中熔化，这一点会致使金属丝形成液滴并且形成电弧。

这个电弧使得目标金属件的金属和补充导入的焊丝熔化。由于所产生的焊丝液滴落下，或者由于液滴在短路时转移至目标金属件的液化的位置，将这些目标金属件连接在一起。基于接触喷嘴和气体喷嘴与电弧或与被加热的目标金属件的较小距离，这些构件大幅升温。由于热负荷较大，特别是接触喷嘴受到严重磨损。

传统的焊炬系统在其端部通常大体由接触喷嘴、喷嘴座和外气体喷嘴构成。这些构件装在焊炬喷嘴(外管、内管)上，并且通过接触面、螺纹相互热连接或电连接，或者与焊炬喷嘴的其他构件耦合或绝缘。但外管必须与带电的其他构件电解耦，因为出于安全考虑，在该处不应存在任何电压。通过构件的热耦合，试图将形式为被引入接触喷嘴或气体喷嘴的热的能量，通过外管或内管尽可能有效地导出，从而降低接触喷嘴的最大温度，以便将磨损最小化。

传统的接触喷嘴具有从前端至后端至少大体呈圆柱形的形状，其中一端配设有用于紧固在喷嘴座上的圆柱形外螺纹。DE-AS 2 334 335揭示过另一种接触或气流喷嘴，作为圆柱形螺纹的替代，其具有配设有螺纹的锥形端部，这个端部用作用于将接触喷嘴布置在焊炬喷嘴上的保持装置的部分。主要是接触喷嘴与喷嘴座之间的端侧环形接触面用作用于电流传输或热传递的接触面。在先前已知的解决方案中，设在该处的表面和螺纹可能因其较小的接触面积而并非明显地有助于传递。

一般而言，喷嘴座主要用作用于接触喷嘴的支架，以及用于分配保护气体。喷嘴座通常借助螺纹与内管连接。喷嘴座还可以借助凸缘轴向地设在内管上。螺纹以及凸缘的端侧环形接触面用作用于电流传输或热传递的接触面。

标准地，气体喷嘴借助内螺纹固定在外管上或焊炬的附属于外管的构件上并且轴向地设在其上。螺纹以及气体喷嘴与外管之间的相对较小的环形接触面用作用于散热的传递面。在气体喷嘴与喷嘴座之间通常设有电绝缘体。其中气体喷嘴的螺纹主要用作用于将气体喷嘴固定在外管上的保持装置。

先前已知的全部保持在电弧焊炬中，例如保持在喷嘴座上的接触喷嘴，以及通常借助螺纹以可更换的方式固定的气体喷嘴具有如下缺点：即使在其被设置为用于电流传输的情况下，仍无法满足与其接触的其他构件上的传递至电弧焊炬的热传递和电流传输。较大的电流传输电阻以及不利的热传递致使通常用作可更换磨损件的构件中的温度升高。实施焊接制程期间的高温又是使用电弧焊炬与非使用时间之间的温度变化过大的原因，这一点通常又可能导致上述构件的意外分离。这一点又可以是所制成的焊接连接的质量低劣以及焊接设备故障的原因。高温同样可能导致这些构件的磨损增加，从而使得使用寿命不利地缩短。除磨损件本身的成本增加外，还因停运时间增加以及用于电弧焊炬和视情况供电弧焊炬运行的自动制造设备的更加频繁的维护操作而产生额外增加的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是，在采用本文开篇所述类型的电弧焊炬的情况下，其中，在所述电弧焊炬中同样可以设有可以以可分离的方式相连的带电构件的情况下，实现热传递性能的改进。在这类构件带电的情况下，同样应实现有所改进的电流传输性能。

本文开篇所述类型的电弧焊炬中，本发明用以达成这个目的的解决方案为，具有所述螺纹的锥形或圆锥形所述第一区段沿所述相应磨损件的纵轴方向，特别是(但并非强制性地)朝所述焊炬的自由端方向，紧接有所述包络面或所述分界壁的无螺纹的但同样为锥形或圆锥形第二区段，在所述焊炬上实施电弧焊过程。紧接有螺纹的锥形或圆锥形的第一区段的锥形或圆锥形的第二区段可以用作朝电弧焊炬的其他构件的特别有效的热过渡区以及视情况用作电流过渡区并且起作用。不同与迄今为止常规的大体垂直于相应磨损件的纵轴构建的端侧接触面或圆柱形接触面，锥形表面本身在常规的制造误差下仍可以提供较大的接触面，该接触面实际上与接触对象的与相应磨损件的锥形表面相一致的表面抵靠在一起。由于接触面和单位面积接触压力增大，构件之间的电流传输和热传递得到改进，这一点有助于降低相应磨损件的区域内的制程温度，同时延长磨损件的使用寿命，并且有助于增强电弧焊炬的工作安全性。本发明适于任何焊接工艺的电弧焊炬，在所述焊接工艺中，借助用电点燃和维持的电弧产生需要的制程温度，并且与所述焊接工艺是借助熔化电焊条还是借助非熔化电焊条实施无关。同样地，本发明不限于用来为焊接点输送保护气体的焊炬。本发明的方法同样可以在不使用保护气体的电弧焊工艺中应用。特别是MIG、MAG、WIG、等离子焊接、等离子切割、冷丝焊接工艺、WIG/热丝焊接工艺、激光/热丝焊接工艺和激光/冷丝焊接工艺等等，均为本发明的可能应用范围。

在本发明的一种优选实施方式中，在锥形或圆锥形的所述第一与所述第二区段之间可以设有螺纹退刀槽，所述螺纹退刀槽具有就所述无螺纹的锥形或圆锥形区段而言较小的直径。借助这种解决方案，就能特别简单地在批量生产中在自动车床上制造磨损件的锥形第一区段上的螺纹以及无螺纹的锥形第二区段。这样就能以特别低的成本制造具有本发明的特性和特征的磨损件。

根据本发明，磨损件与其支架之间可能存在较大的接触力，尽管如此，本发明的优选实施方式仍有助于增强相应磨损件的形状稳定性，在所述实施方式中，侧面或分界壁的圆柱形无螺纹等径区段优选沿磨损件的纵轴方向连接磨损件的侧面或分界壁的锥形无螺纹区段，使得无螺纹的锥形区段处于配设有螺纹的锥形区段与圆柱形区段之间。其中，圆柱形区段可以类似于环形锚钩地为磨损件提供形状稳定性。

此外，根据本发明，所述两个锥形或圆锥形区段优选可以具有相同的锥角或圆锥角，特别是在其整个纵向延伸度上恒定的锥角或圆锥角。本发明的这种实施方式可以在实现较高的工作安全性的情况下进行特别简单的制造。在本发明的一种替代实施方式中，所述两个各配设有一个锥形的区段也可以具有不同的锥角。

在本发明的一种优选实施方式中，所述磨损件的这两个锥形或圆锥形区段中的至少一个可以配设有某个锥角，所述锥角适于与接触对象构件的材料实现自锁。为了实现这个自锁特性，对磨损件的有螺纹和/或无螺纹的锥形区段而言适宜的小于摩擦角的锥角优选可以选自5°至15°的角度范围，特别优选地选自8°至12°的角度范围，其中磨损件优选可以由材料铜或铜合金以及/或者在使用导电涂层的情况下制成。

锥形的第一区段的螺纹的导程同样可以选自某个范围，在该范围内，根据螺纹和其配合螺纹的预设材料，在螺纹中形成自锁。金属螺纹的适宜导程例如可以选自5°至15°，特别优选8°至12°的范围。这个措施同样有助于相应磨损件的压配合，该压配合即使在温差较大以及频繁出现温差的情况下也不会分离。

在有螺纹的第一区段的螺纹构建为梯形螺纹的情况下，对本发明的磨损件的特性特别有利。这种螺纹的梯形横截面因平面状地而不仅是线状或点状地与螺纹和其配合螺纹的表面相接触而进行特别有效的热传递，以及在同样需要通过螺纹传输电流的情况下进行特别有效的电流传输。这样就能将在相应磨损件中产生的温度和温差保持在极低的水平，这一点有利于磨损性能和可实现的使用寿命。根据本发明，借助梯形螺纹，既有利于磨损性能，又有利于进行可靠的电流传输和热传递，从而确保实现较高的制程安全性。

本发明用来达成上述目的的解决方案还在于一种根据权利要求13所述的支架以及根据权利要求15所述的支架系统。在这种应包括电弧焊炬的磨损件以及电弧焊炬的其他构件(所述构件被设置为用于容置磨损件以及将磨损件布置在电弧焊炬中或电弧焊炬上)的支架系统中，根据本发明的这个方面，正如磨损件与支架的锥形或圆锥形无螺纹区段应相互对应以便形成平面状的抵靠那样，支架的螺纹与磨损件的螺纹同样应对应，以便在支架与磨损件之间形成螺接。由于两个相互一致的锥形或圆锥形无螺纹表面平面状地抵靠在一起，就能在所保持的磨损件相对于电弧焊炬中或电弧焊炬上的支架自动定心的同时，在构件之间实现特别大面积的接触区域。这一点特别有利于从磨损件朝支架的传热，从而有助于将热量从焊接制程点导出。在磨损件同样指焊炬的带电构件的情况下，大面积的接触同样有助于在电阻尽可能小的情况下进行特别高效的电流传输。尽可能小的电阻又有利地使得基于电流传输的发热保持在较低水平。

在将磨损件装在其支架上所需的紧固力矩引起相互抵靠在一起的无螺纹锥形表面之间的较大单位面积接触压力的情况下，同样特别有助于磨损件的压配合，该压配合即使在频繁地出现的较大温度变化和振动的情况下也尽可能不会分离。在螺接或螺纹连接中通过紧固力矩起作用的螺钉拉力基于实施为锥形的接触面引起接触面之间的单位面积接触压力增大，这样就能特别有利地将相应的磨损件和其支架相互张紧，从而与先前已知的电弧焊炬相比更好地防止连接意外地分离。

这种支架系统可以以特别有利的方式设在在同样可以被称为气流喷嘴的作为磨损件的接触喷嘴和与内管连接的喷嘴座之间，该喷嘴座在这个情形中承担用于接触喷嘴的支架的功能。其中，接触喷嘴优选具有布置在锥形或圆锥形上的外螺纹，该外螺纹对应于喷嘴座的可以与该外螺纹螺接的内螺纹地构建或布置，以便在这两个螺纹之间实现螺接。作为替代方案，构件上的内外螺纹也可以交换。此外，构建为接触喷嘴的磨损件配设有沿接触喷嘴的纵向观察，优选以尽可能小的距离相对螺纹布置的圆锥形第二区段，该区段为无螺纹的且适于平面状地抵靠在喷嘴座的就形状和大小而言对应的圆锥形形状上。圆锥形区段上的螺纹优选可以配设有较小的直径，而无螺纹的圆锥形形状构建在区段上，该区段与有螺纹的区段相比具有更大的直径。

在另一优选实施方式中，所述喷嘴本身可以构建为本发明的根据权利要求1至12中至少一项所述的磨损件。除了用于接触喷嘴的支架以及为此所设置的这两个锥形或圆锥形区段的功能外，喷嘴座在其内管侧末端的区域内，特别是在外侧面和包络面上可以具有另一圆锥形的有螺纹的第一区段和无螺纹的第二区段。这两个区段应与内管的末端或末端件的锥形的有螺纹区段和锥形的无螺纹区段对应，使得喷嘴座借助其螺纹固定在用作支架的内管上，并且可以借助圆锥形或锥形形状以自动定心的方式定位。优选又可以分别设置一个梯形螺纹，优选扁平的梯形螺纹作为这两个以可分离的方式布置在彼此上的构件的螺纹。这样在这个解决方案中，在延长喷嘴座的使用寿命的同时，也能有利地实现特别有利的热传递和电流传输。

最后，同样可以结合处于焊炬喷嘴外部的且可以与外管连接的气体喷嘴来应用本发明，具体方式是，在此同样分别通过一个锥形螺纹，优选梯形螺纹来实现连接，这些螺纹相互对应从而可以相互螺接。此外，该气体喷嘴应配设有至少一个圆锥形的无螺纹区段，可以使得该区段在焊炬喷嘴的使用位置上与外管的支架的与上述区段对应的圆锥形区段抵靠在一起。正如在其他磨损件中那样，在此同样可以选择性地将内螺纹或外螺纹(从而将无螺纹的锥形内表面或外表面)要么设在磨损件中，要么设在磨损件的支架上。

本发明用来达成上述目的的解决方案还在于一种根据权利要求21所述的喷嘴座-接触喷嘴系统以及根据权利要求22和23所述的电弧焊炬。

附图说明

本发明的其他优选技术方案参阅权利要求、说明书和附图。

根据附图中纯示意性地示出的实施例详细阐述本发明，其中：

图1为本发明的电弧焊炬的分解透视图；

图2为图1中的电弧焊炬的端区的纵向剖面图；

图3为图1和图2中的装在喷嘴座中的接触喷嘴的纵向剖面图；

图4为布置有所述喷嘴座之内管的端区的纵向剖面图；

图5为图2中的电弧焊炬的端区的放大图；

图6为所述磨损件中的一个的螺纹的区域和所述磨损件的处于电弧焊炬中的支架的剖视图。

具体实施方式

图1示出本发明的电弧焊炬1的优选实施方式。电弧焊炬1适于应用于自动焊接机，例如应用于焊接机械人。其中，电弧焊炬1布置在未详细绘示的末端操作器上，所述末端操作器在不同的空间方向上，优选在全部的空间方向上在任意进给路径上可动。这样末端操作器就能携带电弧焊炬在其进给路径上一起移动，并且电弧焊炬可以在工件上制造焊缝。其中，电弧焊炬优选可以以与WO 2005/049259 A1中公开过的电弧焊炬原则上相同的方式构建，其中在图1中的电弧焊炬的端区方面存在区别，下文将对其进行说明。通过电弧焊炬的并非绝对必要但特别优选的实施方式，可以实现焊炬的无限旋转方案并且在旋转运动中防止焊接电缆扭转，在该实施方式中，这个电弧焊炬具有处于外侧的定子部件和处于内侧的转子部件，并且至少大体沿焊炬和末端操作器的旋转纵轴且与该旋转纵轴共轴地为焊接点输送和供应焊接介质。

所示电弧焊炬1指的是按金属-保护气体焊接工艺工作的焊炬1。在采用这个焊炬时，由于焊丝7在焊接制程期间被消耗，持续地补充导入所设置的焊接点的在焊接制程中融化的焊丝7。其中，焊丝7通常连同其焊丝芯8a和绝缘层8b一起穿过焊炬1的内部，至少穿过内管2。此外，将保护气体输往焊接点，通常同样使其穿过内管2。在实施例中，保护气体为惰性气体，在本发明的其他实施例中，也可以输送活性气体(或二者的混合形式)作为保护气体。此外，在实施例中，将电流导向电弧焊炬的自由端1a上的焊接点或制程点，该电流用于在焊接点上点燃电弧并且在焊接过程中保持。因此，电弧焊炬1连同未绘示的焊接电源和未绘示的送丝器一起使用。在优选实施例中，通过已知的焊接电缆，特别是共轴焊接电缆将焊丝以及保护气体和电流输往电源连接点3上的电弧焊炬1。随后，在电弧焊炬1的连接点3上将保护气体导入焊炬1内部的输送管线，从而将保护气体从连接点3朝自由端1a输送至焊接点上。电流同样由焊接电缆穿过电弧焊炬1导向焊接点或制程点。同样在焊炬内部将电流导向制程点，使得电弧焊炬1的外侧无电流。

因此，电弧焊炬1具有焊炬喷嘴5，该焊炬喷嘴配设有外管6以及布置在外管6中且与这个外管有所间隔地共轴布置的内管2。外管6相对内管2电绝缘，使得在外管6与内管2之间不存在任何导电连接。外管6和内管2从电弧焊炬的一个末端延伸至电弧焊炬的另一末端1a。在末端1a的区域内布置有数个可更换磨损件，下文将对其进行详细说明。

在图1、图2和图5中示出电弧焊炬的自由端1a区域的分解图和剖视图。从这些图中可以看出，主要是由于较高的制程温度，焊炬1的自由端1a区域配设有可更换的构件，这些构件与外管6或内管2直接或间接地连接。这些焊炬端侧的构件受到较多的磨损，因而必须定期更换，为此，在构件之间设置可分离的连接件。特别是指所谓的喷嘴座9、接触喷嘴10以及气体喷嘴11，其均可称为磨损件。其中，喷嘴座9以其末端9a被固定在内管2的末端2a区域内。在内管2上的喷嘴座9的末端位置上，喷嘴座9的末端9a的端侧与内管2的末端件2d的处于内侧的端侧分界壁有所间隔地布置。这样就确保无螺纹和有螺纹的区段始终可以以其相应的对配面进行抵靠。喷嘴座9以其另一末端9b与接触喷嘴10的末端10a、10b中的一个以可分离的方式连接，其中接触喷嘴的另一末端10a、10b为焊炬1或焊炬喷嘴5的内侧末端。空心圆柱形的气体喷嘴11与接触喷嘴10和喷嘴座9共轴地且在径向上间隔地布置，使得在气体喷嘴11的内侧11c与喷嘴座9和接触喷嘴10的外表面9d之间产生从焊炬喷嘴5出来的横截面呈环形的气体出口12。在焊炬喷嘴5内，气体出口12受喷嘴座9的凸缘13限制。

主要是如图2和图3所示，喷嘴座9配设有贯穿凹槽16，该贯穿凹槽从其内管侧末端9a延伸至其接触喷嘴侧末端9b。在内管侧末端9a的区域内呈漏斗状地构建有贯穿凹槽16的入口17，随后，该贯穿凹槽以等径的圆柱形形状继续延伸。在内管侧末端9a与接触喷嘴侧末端9b之间，喷嘴座9的壁部配设有数个在径向上分布在壁部周边的且在径向上从贯穿凹槽16穿过壁部的出口凹槽18，这些出口凹槽适于，将穿过内管2的保护气体输入环形的气体出口12并且从该处输往焊炬喷嘴5的末端1a。

为了将喷嘴座9固定在内管2上，该内管具有置于中心的贯穿凹槽2c的内壁2b的末端件2d，该末端件呈锥形或圆锥形扩展。贯穿凹槽2c适于容置焊丝芯内的焊丝并且适于进行保护气体输送。内壁2b的这个锥形末端件2d又配设有两个区段20、21，其中第一呈锥形或圆锥形的区段20配设有内螺纹22。不同于第一锥形区段20，沿内管的端侧末端方向连接的第二锥形区段21无螺纹且配设有大体光滑的表面23。在此所示的实施例中，这两个区段20、21具有相同的锥角或圆锥角，其中有螺纹的区段20配设有较小的直径，无螺纹的区段21配设有相对较大的直径。

例如如图6所示，优选可以设置梯形螺纹作为内管2的内螺纹22。特别是如图5所示，内管2的圆柱形贯穿凹槽2c以凸肩24过渡至内螺纹22。这样在内螺纹22的螺纹根的第一螺纹线中就配设有较大的直径，该直径大于圆柱形贯穿凹槽2c的直径。由于第一区段20的跟随贯穿凹槽的圆柱形形状的锥形或截锥形形状，螺纹根的直径沿轴向朝第二锥形区段21增大。

就横截面而言对称的梯形内螺纹22具有直线的侧表面27、28。优选针对内螺纹22设有扁平的梯形螺纹。在理想情形下，侧表面27、28平面状地抵靠在喷嘴座9的外螺纹的配设有相同侧面角的侧面27a、28a上。此外，优选可以设有内外螺纹22的导程，如此地确定该导程的大小，使得借助作为内螺纹的螺纹配合件的外螺纹的材料形成自锁。特别是可以通过如下方式实现这一点：螺纹侧面的导程角小于内外螺纹的材料组合的滑动摩擦的反正切值。优选地，在考虑到所使用的材料组合的情况下，既可能由于第一区段20区域内的锥角或圆锥角，又可能由于梯形螺纹22的导程而形成自锁。下文将阐述的其他螺纹优选可以以原则上相同的方式构建，视情况也可以内外螺纹互换。

以可分离的方式固定在内管2上的喷嘴座9具有沿其纵轴30延伸的纵向延伸度。在布置在内管2上的状态下，喷嘴座9的纵轴30与内管2的纵轴2e和其贯穿凹槽2c对齐。喷嘴座9同样具有贯穿凹槽16，为此，喷嘴座9的纵轴为对称轴。在喷嘴座9的内管侧末端9a和其端侧的区域内，贯穿凹槽16被设计为漏斗形，其中该贯穿凹槽的开口的直径首先与内管2的贯穿凹槽2c相同或大于内管的贯穿凹槽，随后渐缩成较小的直径。

就纵轴30而言，在喷嘴座9中心布置有数个分布在喷嘴座9的周边且在径向上从贯穿凹槽16朝外穿过喷嘴座9的壁部的出口凹槽18。在喷嘴座9的贯穿凹槽16的其他轴向走向中，贯穿凹槽16渐缩并且首先再次具有等径的区段。呈锥形扩展的末端件连接这个区段，该末端件近乎延伸至贯穿凹槽16的接触喷嘴侧出口或末端9b。通过锥形的形状和圆形的横截面产生这个末端件的基本形状，该基本形状也可以称为圆锥形。下文还将对将贯穿凹槽16限制在末端9b的区域内的内表面的技术方案的细节进行说明。

就喷嘴座9的外侧面或包络面而言，在优选实施例中，第一区段32，确切而言，具有直径较小的区域的区段配设有外螺纹34。这个外螺纹34被设置为用于内管2的内螺纹22的螺纹配合件。因此，外螺纹34具有与内管2的内螺纹22相同的横截面形状和相同的导程。因此，在实施例中，针对外螺纹34设有具有某个导程的梯形螺纹，该导程相当于内螺纹22的导程并且如此地选择，从而基于材料组合和导程形成自锁。同样地，第一区段32的就横截面而言浑圆的锥体或圆锥配设有与内管2的实施为锥形的钻孔壁的末端件的第一区段20相同的锥角或圆锥角。对喷嘴座9和内管2的内表面的锥形无螺纹第二区段21的侧面或包络面的无螺纹的第二区段33而言也是如此。这两个无螺纹的表面区段就所设置的材料组合以及锥角或圆锥角而言如此地设计，使得这些相一致的锥角小于摩擦角从而形成自锁。

在喷嘴座9的外侧面或包络面上，圆柱形区段连接无螺纹的锥形第二区段33，凸缘状的环13连接这个圆柱形区段，该环整体式地与喷嘴座9连接，并且适于抵靠在内管2的端侧上以及抵靠在套管状的绝缘元件35上。套管状的绝缘元件35套设在内管2上。凸缘13的周面与套管状的第二绝缘元件36相对布置，该第二绝缘元件又被嵌入气体喷嘴11的内表面11c的咬边。套管状的第二绝缘元件36以其端侧中的一个抵靠在外管6的端侧上。因此，凸缘13在背侧封闭环形的气体出口12，这样就能防止反向于保护气体的预设流动方向的气体回流。因此，气体出口由喷嘴座9和其凸缘13、接触喷嘴10、套管状的第二绝缘元件36以及气体喷嘴11构成。例如喷嘴座9的侧面或包络面的圆柱形区段37又连接凸缘13，随后，该区段过渡至侧面或包络面的呈锥形或圆锥形渐缩的端区。

喷嘴座9的钻孔壁的呈锥形或圆锥形扩展的焊炬端侧末端件39又具有至少两个区段40、41，且原则上与内管2的贯穿凹槽2c的喷嘴座侧末端件以相同方式构建。末端件39的第一区段又配设有内螺纹42。在实施例中，这个内螺纹42构建为单线梯形螺纹，其导程和横截面与接触喷嘴10的作为螺纹配合件的梯形外螺纹对应。梯形内螺纹优选具有某个导程，该导程在考虑到这两个螺纹配合件的材料的情况下引起螺纹的自锁。在实施例中，梯形内螺纹的材料具有铜、铜合金或导电涂层，且梯形内螺纹的导程小于摩擦角。

内表面的另一锥形或圆锥形区段41朝喷嘴座9的接触喷嘴侧末端方向紧接有螺纹的锥形第一区段40，但该另一区段无螺纹且大体具有光滑的表面。在实施例中，有螺纹的第一区段40的锥角相当于末端件39的无螺纹的第二锥形区段41的锥角。在其他实施例中，也可以针对这两个区段40、41的锥形或圆锥形设置不同的角。

在喷嘴座9的内表面的整体上呈圆锥形的末端件39中布置有接触喷嘴10的端侧末端的一个区域。正如喷嘴座9那样，接触喷嘴10也被设计为纵向延伸的构件，该构件(除接触喷嘴10上的某些细节外)就纵轴43而言构建为旋转对称的，其中这个对称轴同时为接触喷嘴10的这两个端侧上的贯穿孔44的纵轴和对称轴。在贯穿孔44或贯穿凹槽的喷嘴座侧端侧上，这个贯穿孔或贯穿凹槽被设计为直径不断减小的漏斗形。在采用新置入焊炬的接触喷嘴10或新导入焊炬的焊丝时，这个漏斗用作焊丝的导入辅助件，且视情况用作用于焊丝芯的定心辅助件。贯穿孔44在漏斗后具有恒定的直径，该直径根据所使用的焊丝的尺寸来调整。因此，内管2、喷嘴座9和接触喷嘴10共同形成处于焊炬1中心的用于焊丝的输送管线，其中从内管2朝喷嘴座9再朝接触喷嘴10，这个输送管线的直径总是在减小。

接触喷嘴10的侧面或包络面46在其喷嘴座侧的末端的区域内具有这个表面的末端件47，该末端件可以分为两个区段48、49。具有较小直径的端侧第一锥形或截锥形区段48从接触喷嘴10的端侧末端朝接触喷嘴10的另一末端方向延伸，其中沿这个方向观察，第一区段的直径的大小增大。第一区段48在其整个长度范围内配设有外螺纹50，在优选实施例中为梯形外螺纹，其就其几何尺寸而言，特别是其横截面形状和导程而言，与喷嘴座9的接触喷嘴侧内螺纹42对应。第一区段48的锥角或圆锥角同样相当于喷嘴座9的末端件的第一区段40的锥角或圆锥角。接触喷嘴10的锥形第一区段48朝焊炬喷嘴5的自由端方向紧接有末端件47的锥形第二区段49。这个锥形或截锥形第二区段49无螺纹且配设有至少大体光滑的表面。接触喷嘴10的这两个区段48、49的锥角或圆锥角优选为相同的。此外，其还相当于喷嘴座9的内表面的这两个区段40、41的锥角或圆锥角。

在所示优选实施例中，在接触喷嘴10的外侧面46的锥形或圆锥形第一与第二区段48、49之间，沿纵轴43方向观察，设有较短的退刀槽52。这个退刀槽52的直径小于第二区段49的邻接开端。退刀槽52的直径优选小于第一区段48的最大直径且小于第二区段49的最小直径。

在第二区段49的具有其最大直径的末端上，侧面或包络面46过渡至侧面46的圆柱形区段53。在接触喷嘴10的自由端10b的区域内，侧面46的圆柱形区段53配设有扳手面54，也就是可供借助适宜的工具实现形状匹配的卡合并且抓住接触喷嘴10的表面。在实施例中，扳手面54为圆柱形侧面46的两个扁平部，沿纵向观察，这些扁平部在圆柱形区段53的一部分上延伸。因此，在优选实施例中，这两个扁平部或扳手面54为两个至少大体相对布置的，也就是在周边上错开180°的相互平行的平面状矩形表面。在本发明的其他实施例中，这类扳手面也可以具有任何数目和形状，其实现与工具的形状匹配的接触并且将力矩传递至接触喷嘴10。如图1所示，喷嘴座9同样具有用于卡入适宜的工具的这类扳手面55。

内管2的端部、接触喷嘴10和喷嘴座9被气体喷嘴11包围。如图2所示，气体喷嘴11同样为长条形且具有第一端侧末端11a和相对布置的第二端侧末端11b。气体喷嘴纵轴56延伸穿过第一和第二末端11a、11b，且与焊炬1或焊炬喷嘴5的纵轴从而与接触喷嘴10和喷嘴座9的纵轴43对齐。气体喷嘴在第一末端11a上呈锥形，并且朝外管侧的第二末端11b方向变成圆柱形。其中，气体喷嘴11的外侧面11d和内分界壁11c至少大体相互平行。

气体喷嘴11在第一自由端11a的区域内具有内车槽，由此形成锥形形状。随后，朝外管侧的第二末端11b方向，在紧接具有两个区段59、60的锥形末端件58之前，由锥形车槽变成配设有咬边14的圆柱形形状或钻孔。这个几何形状构建方案仅为示例性的。同样可以采用其他形状顺序。圆柱形钻孔紧接有作为第一区段59的配设有内螺纹61的圆锥形或锥形区段59，其中在此所设置的内螺纹61构建为梯形螺纹。螺纹61的导程以及锥角或圆锥角优选如此地选择，使其小于任意材料的摩擦角或小于摩擦系数的反正切值。与该区段邻接有作为第二区段60的无螺纹圆锥区段。第二区段的圆锥角优选相当于第一区段59的圆锥角，因而同样小于相互接触的材料之间的摩擦角。气体喷嘴的第二末端11b以较短的圆柱形区段结尾，第二区段60过渡至该圆柱形区段。

外管6的末端配设有其外表面或侧面的对应于气体喷嘴11的内表面的末端件58的末端件63。从外管6的自由端出发，外表面的末端件63具有有螺纹的第一区段64。外螺纹66为梯形螺纹，其就其几何形状而言与梯形内螺纹61对应。对外管6的第一区段64的圆锥角或锥角而言也是如此，这个圆锥角或锥角同样相当于气体喷嘴11的内表面的有螺纹的第一区段59的锥角或圆锥角。外管6的末端件的第二区段65又为无螺纹的且构建为至少光滑的表面。第二区段的圆锥角或锥角同样相当于气体喷嘴11的末端件的第二区段60的圆锥角或锥角。较短的端侧圆柱形区段连接无螺纹的圆锥形区段65，该圆柱形区段的内壁具有与无螺纹的圆锥形区段的与圆柱形区段邻接的末端相同的半径。

因此，焊炬系统的以可分离的方式装在气冷式或水冷式焊炬喷嘴5上的端部主要由磨损件喷嘴座9、接触喷嘴10和气体喷嘴11构成。如前所述，在本发明的优选实施例中，全部的磨损件，也就是至少该喷嘴座9、接触喷嘴10和气体喷嘴11通过接触面相连，这些接触面就其基本结构而言采用相同设计。这些接触面分别处于相应的磨损件的外侧面中的一个的末端件或者限定凹槽的内壁的末端件31、39、63上。为了与其他磨损件或者与电弧焊炬的固定安装的构件连接，相应的磨损件具有优选尽可能靠近彼此地布置的至少一个第一圆锥形区段和第二圆锥形区段。在任何情况下，这两个区段中的一个均配设有螺纹，该螺纹连同其他构件的螺纹配合件一起产生用于相应磨损件的螺纹连接。全部螺纹优选均构件为梯形螺纹，特别优选构件为扁平的梯形螺纹，其导程优选处于自锁范围内。

相应的圆锥形末端件优选过渡至相应磨损件的圆柱形无螺纹区段。紧接该相应的末端件且与其整体式连接的圆柱形区段优选可以如环形锚钩那样起作用，从而在针对其接触对象的压紧力较大且螺纹连接的紧固力矩较大的情况下，为相应的构件提供形状稳定性。其中，紧接的等径圆柱形区段的直径优选大于相应末端件的这两个区段中的至少一个。类似于环形锚钩起作用的圆柱形区段优选具有与这两个相应区段的最大直径相同或大于该最大直径的直径，该圆柱形区段尽可能地紧接这两个相应区段。在末端件的第一区段配设有最小直径且载有相应末端件的螺纹的情况下，可以实现特别有利的结果。在此情况下，第二区段与第一区段相比具有更大的直径且应为无螺纹的。优选直接连接第二区段的圆柱形区段又可以具有某个直径，其至少等于或大于第二区段的最大直径。第二区段的这个最大直径优选直接邻接圆柱形区段。这个结构既可以在外侧面中又可以在磨损件或电弧焊炬的支架的凹槽的分界壁中设置，这些支架设在电弧焊炬上以便可更换地容置另一构件。

为提供连接，除有螺纹的第一区段外，磨损件中的每个均可以具有一个无螺纹的圆锥面或锥面作为第二区段，该区段适于平面状地抵靠在接触对象的与其对应的圆锥面或锥面上。因此，磨损件中的一个的螺纹区段和无螺纹区段优选整体式地在同一构件中实现。基于传递面的锥形形状，在轴向长度保持不变的情况下，相应表面相对圆柱形形状有所增大。由于锥形的楔效应，单位面积接触压力急剧增大，这样热传递和电流传输都得到改进。通过锥形的梯形螺纹，在保持处于自锁范围内的导程的情况下，因制程状况而导致螺纹连接自动分离的危险会大幅减小。这一点有利于连接的压配合。这样锥形中的夹紧会得到进一步加固。此外，用于有螺纹的第一区段和/或用于无螺纹的第二区段的小于材料组合的摩擦角的适宜锥角同样有助于形成自锁，从而有助于相应磨损件的压配合。

本发明的解决方案的另一优点在于，特别是相互抵靠的无螺纹锥面使得焊炬喷嘴的端区的构件就内管2的纵轴而言采用中心定向。由于在本发明的实施方式中，相应圆柱形区段与所有处于内部的圆锥形区段，优选与无螺纹区段邻接，在旋入配合件时，构件的负荷得到最小化。此外，构件的定心特别有利地有助于固定在彼此上的构件或磨损件的实际上相互接触的面积份额增大，从而有助于均匀分布在接触面上的单位面积接触压力增大。这一点又导致有利的热传递以及电流传输，从而使得相应磨损件的由制程热量和电流传输所引起的热负荷减小。除了确保较高的制程稳定性外，还可以与已知解决方案相比延长相应磨损件的使用寿命。

尽管本发明的措施(也就是设置至少两个锥形区段，其中的一个载有螺纹且另一个具有大体光滑的表面)对全部处于电弧焊炬的端区内的构件而言都较为有利，这些措施对所谓的接触喷嘴10特别重要。可供在MIG/MAG焊接工艺中导引焊丝并且输往焊接点的接触喷嘴受到特别大的热负荷，因此，其与焊炬喷嘴的端区内的其他构件相比，可能受到较大的磨损，以及与磨损相关的故障的风险增大。

附图标记表

1 电弧焊炬 18 出口凹槽

1a 自由端 20 第一区段

2 内管 21 第二区段

2a 末端 22 内螺纹

2c 贯穿凹槽 23 光滑表面

2b 内壁 24 凸肩

2d 末端件 27 侧表面

2e 纵轴 27a 侧表面

3 电源连接点 28 侧表面

5 焊炬喷嘴 28a 侧表面

6 外管 29 螺纹根

7 焊丝 30 纵轴

8a 焊丝芯 31 末端件

8b 绝缘层 32 具有外螺纹的第一区段

9 喷嘴座

9a 末端 33 第二区段

9b 绝缘层 34 外螺纹

9d 外表面 35 绝缘元件

10 接触喷嘴 36 绝缘元件

10a 末端 37 圆柱形区段

10b 末端 39 末端件

11 气体喷嘴 40 第一区段

11a 末端 41 第二区段

11b 末端 42 内螺纹

11c 内侧 43 纵轴

11d 外表面 44 贯穿孔接触喷嘴

12 气体出口

13 凸缘 46 侧面

14 咬边 47 末端件

16 贯穿凹槽 48 第一区段

17 入口 49 第二区段

50 外螺纹 64 第一区段

52 退刀槽 65 第二区段

53 圆柱形区段 66 外螺纹

54 扳手面 67

55 扳手面

56 纵轴气体喷嘴

58 末端件

59 第一区段

60 第二区段

61 内螺纹

62

63 末端件

Claims (23)

1.一种电弧焊炬的可更换磨损件，所述磨损件适于布置在所述电弧焊炬(1)的用于实施焊接制程的末端(1a)的区域内，其中所述磨损件在凹槽的外侧面上和/或分界壁上配设有螺纹，其特征在于，

沿所述磨损件的纵轴方向，朝所述侧面或所述分界壁的具有适于固定所述磨损件的螺纹的锥形第一区段，在所述同一侧面或分界壁上或者在所述同一侧面或分界壁处紧接有所述侧面或所述分界壁的无螺纹的锥形第二区段。

2.根据权利要求1所述的磨损件，其特征在于，所述第一区段的直径以及所述第二区段的直径均沿所述纵轴的相同方向增大。

3.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其中所述第一区段以及所述第二区段均为所述侧面或分界壁的同一末端件的组成部分。

4.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于，在所述磨损件中设有置于中心的凹槽，用于布置另一可更换磨损件和/或用于容置电焊条和/或用于输送保护气体，其中所述置于中心的凹槽受所述分界壁限制并且具有所述第一和所述第二锥形区段。

5.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于，在锥形的所述第一与所述第二区段之间设有螺纹退刀槽，所述螺纹退刀槽具有就所述无螺纹的锥形区段而言较小的直径。

6.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于，所述两个锥形区段具有至少大体相同的锥角，特别是在其整个纵向延伸度上恒定的锥角。

7.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于选自5°至15°的范围的锥角。

8.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于，所述圆锥形或锥形区段的螺纹构建为梯形螺纹，但至少具有构建为梯形螺纹的螺纹区段。

9.根据权利要求8所述的磨损件，其特征在于，在作为外螺纹的所述梯形螺纹中，所述螺纹的槽的底部宽度与所述螺纹齿的顶部宽度的比率小于1，且在内螺纹中，所述螺纹的槽的底部宽度与所述螺纹齿的顶部宽度的比率大于1。

10.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于所述螺纹的在5°至15°的范围内的导程。

11.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于所述侧面或所述分界壁的圆柱形无螺纹等径区段，所述区段优选沿所述纵轴方向连接所述磨损件的侧面或分界壁的锥形无螺纹区段，使得所述无螺纹的锥形区段处于配设有所述螺纹的锥形区段与所述圆柱形区段之间。

12.根据上述权利要求中至少一项所述的磨损件，其特征在于至少两个末端件，其中所述一个构建在所述磨损件的外侧面上，且所述另一个构建在所述磨损件的凹槽的分界壁上，其中所述两个末端件分别配设有所述侧面或所述分界壁的适于固定所述磨损件且具有所述螺纹的锥形区段和所述无螺纹的锥形第二区段。

13.电弧焊炬的一种用于可更换磨损件的支架，所述支架在凹槽的外侧面上或分界壁上配设有螺纹，其特征在于凹槽的所述同一外侧面上或所述同一分界壁上的两个锥形区段，其中锥形的第一区段配设有螺纹，所述区段沿所述第一区段的轴向紧接有无螺纹的锥形第二区段。

14.根据权利要求13所述的支架，其特征在于所述侧面或所述分界壁的圆柱形无螺纹等径区段，所述区段优选沿所述纵轴方向连接所述磨损件的侧面或分界壁的锥形无螺纹第二区段，使得所述无螺纹的锥形区段处于配设有所述螺纹的锥形第一区段与所述圆柱形区段之间。

15.一种用于电弧焊炬的磨损件的支架系统，包括电弧焊炬的磨损件，所述磨损件适于布置在所述电弧焊炬的实施焊接制程的末端的区域内，以及包括布置在所述电弧焊炬中或所述电弧焊炬上的用于将所述磨损件以可分离的方式固定在螺纹上的支架，所述螺纹布置在所述支架的锥形或圆锥形区段上，其特征在于根据权利要求1至12中至少一项所构建的磨损件，其中所述支架的螺纹与所述磨损件的螺纹对应，以便在所述支架与所述磨损件之间形成螺接，以及所述支架的锥形或圆锥形区段与所述磨损件的锥形或圆锥形区段对应，以便平面状地相互抵靠在一起。

16.根据权利要求15所述的支架系统，其特征在于用于所述磨损件，特别是用于接触喷嘴的支架的所述无螺纹区段，所述区段沿轴向处于所述螺纹与所述凹槽的开口之间，所述磨损件可以通过所述凹槽被导入以固定在所述支架上。

17.根据权利要求15或16中至少一项所述的支架系统，其特征在于，所述配设有至少两个圆锥形区段的支架为布置在所述保护气体焊炬内部的构件特别是喷嘴座的组成部分，特别是整体式的组成部分。

18.根据上述权利要求15至17中至少一项所述的支架系统，其特征在于，所述特别是构建为喷嘴座的支架沿纵轴配设有在其两个端侧末端上敞开的贯穿凹槽、具有有螺纹的锥形第一区段和无螺纹的锥形第二区段的锥形凹槽为所述支架的贯穿凹槽的组成部分，此外，所述支架还配设有至少一个从所述贯穿凹槽穿过所述支架的壁部的特别是在径向上延伸的排气口。

19.根据上述权利要求15至18中至少一项所述的支架系统，其特征在于所述螺纹的导程角以及/或者所述磨损件和所述支架的锥角或圆锥角，通过所述锥角或圆锥角在所述磨损件与所述支架之间形成自锁。

20.根据上述权利要求15至19中至少一项所述的支架系统，其特征在于所述支架和/或所述磨损件的侧面或分界壁的圆柱形无螺纹等径区段，所述区段优选沿所述纵轴方向连接所述磨损件和/或所述支架的侧面或分界壁的锥形无螺纹区段，使得所述无螺纹的锥形区段处于所述磨损件和/或所述支架的配设有所述螺纹的锥形区段与所述圆柱形区段之间。

21.一种保护气体焊炬的喷嘴座-接触喷嘴系统，其中所述喷嘴座适于以可分离的方式固定在所述保护气体焊炬的内管中，其中所述喷嘴座沿纵轴配设有在其两个端侧末端上敞开的贯穿凹槽，所述喷嘴座还在其端侧的第一末端区域内具有用于以可分离的方式固定在所述保护气体焊炬的内管上的连接构件，并且在朝向所述保护气体焊炬的敞开末端的第二末端上配设有锥形凹槽，所述凹槽具有内螺纹，其特征在于根据上述权利要求1至12中至少一项所构建的接触喷嘴，其中所述喷嘴座的内螺纹与所述接触喷嘴的外螺纹对应，以便在所述喷嘴座与所述接触喷嘴之间形成螺接。

22.一种特别是用于自动焊接机的电弧焊炬，所述电弧焊炬配设有熔化或非熔化电焊条以及可更换接触喷嘴作为用于所述电焊条的保持元件，其特征在于根据上述权利要求1至12中至少一项所述的接触喷嘴。

23.一种特别是用于自动焊接机的电弧焊炬，所述电弧焊炬配设有熔化或非熔化电焊条以及可更换接触喷嘴作为用于所述电焊条的保持元件，其特征在于外管和/或内管，其被设置为用于焊炬端侧的可更换磨损件的支架且配设有凹槽的外侧面或分界壁的末端件，其中沿纵轴方向，朝所述侧面或所述分界壁的末端件的具有适于固定所述磨损件的螺纹的锥形第一区段，在所述同一侧面或分界壁上或者所述同一侧面或分界壁处紧接有所述侧面或所述分界壁的末端件的无螺纹的锥形第二区段。

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